[发明专利]测控通信链路接入信道决策方法

说明书

本发明公开了一种测控通信链路接入信道决策方法。利用本发明可以实际解决当前认知无线电领域中，以频谱感知到传输调整过程中的决策结果效率低、不稳定等问题。本发明通过以下方案予以实现：利用循环谱估计算法计算出整个频段内每个频率步进下的测控通信系统自身平均噪底能量值，求取感知系统噪声能量；在测控通信系统工作阶段的感知环节计算出每个频率步进下的平均信号能力值，根据感知实际系统的电磁频谱声能量与感知系统噪声能量之差，得到实际环境噪声；在决策环节，中心节点完成了数个应答帧的解析后，依次选择合适的上行信道，进行决策信道分配，通过广播帧与应答帧进行感知结果的交互，对接入无线电频率进行分配与调整，完成接入信道的决策。

技术领域

本发明涉及一种认知无线电通信系统中基于认知无线电的测控通信链路接入决策方法，属于认知无线电领域，在无线电抗干扰领域也可得到应用。

技术背景

随着测控通信技术的迅猛发展，测控通信领域中的各种语音、图像、视频等数字化业务大量增长，导致有限的频谱资源变得日益紧张和稀缺，认知无线电成为缓解频谱资源稀缺与日益增长的无线接入需求之间矛盾的有效手段。认知无线电技术通过智能的频谱管理来解决频谱资源短缺的问题，能够不断感知外界环境，通过实时改变某些工作参数(工作带宽、调制体制、传输功率等)，利用频谱感知、频谱分析、频谱决策三个步骤，完成频谱资源的有效利用及数据的高可靠传输。当认知用户检测到可用频谱时，需要即时进行接入。然而，如何接入、以怎样的方式接入，这是一个极具挑战性的问题。为解决这个问题，目前，已有不少学者研究了认知无线电频谱接入问题，提出了一种基于硬件约束的信道接入算法，该算法采用停时过程对感知信道数进行优化，从优化后的信道数中选择可用的信道。但上述算法中都未涉及利用主用户历史使用概率及信道统计特性来对主用户的行为进行预测。为此，现有技术提出了一种基于部分可观测马尔科夫过程(PartiallyObservableMarkovDecisionProcess，POMDP)的机会频谱接入算法，该算法充分利用频谱检测的先验知识和信道统计特性，使得每个次用户动态的搜寻频谱机会，提高系统的吞吐量和频谱利用率。然而，POMDP算法在信道数较多且频谱环境变化复杂的情况下其计算的复杂度将超出次用户可以承受的范围。马尔科夫决策过程的最优频谱接入算法计算复杂度较高，不能有效的提高频谱利用率。

卫星测控通信信道由上行链路和下行链路组成，它所面临的人为干扰威胁途径主要有：对测控通信上行链路的干扰上行干扰是干扰机瞄准某个上行通信链路的终端天线实施的干扰；对测控通信下行链路的干扰下行干扰是干扰机对准系统下行链路实施的干扰。由于地面站天线的方向性，使得干扰机必须接近接收地面站与飞行器的视线，使其干扰波束进入地面站的主波束或波束旁瓣内。对于宽带高速链路，如果不采取相应的抗干扰措施，哪怕是很小的干扰信号都将对下行高速链路造成严重的影响。

面对各种干扰并存的复杂环境，测控通信系统由于仅依靠扩频、跳频和定向天线等被动方式获得一定的干扰防护能力，手段单一且不够灵活。相比之下，主动自适应的干扰防护方式可根据干扰的类型、特性进行链路自适应主动防护，包括改变调制体制、切换工作频段、调整发射电平、改变传输速率等方式，使测控通信链路具备主动、自适应灵活对抗空间各类干扰的能力，确保测控通信链路的安全性和可靠性。然而认知无线电从频谱感知到传输调整过程存在决策结果效率低、不稳定等问题，未考虑实际环境中主要影响决策的因素，如接入用户距离远近、移动性、姿态变化等问题，造成了频繁盲目的链路切换。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足之处，提供认知结果更加准确，能够等效增加信道容量，可增强测控通信链路的安全性和可靠性的一种基于认知无线电的测控通信链路接入信道决策方法。